CN112149695A - 限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质，包括：通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；根据雷达在检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定点云数据的点云位置；根据坐标系中的限界轮廓、点云位置确定障碍物信息。本公开提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过将限界轮廓以及雷达扫描的点云位置放置在同一坐标系中，便于对其进行比对，从而更准确的确定障碍物信息。

Description

限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本公开涉及轨道检测技术，尤其涉及一种限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，随着铁路运输的发展，铁路成为了人们很重要的交通工具，尤其对于远途出行需求来说，铁路是人们的主要考虑的出行方式。

铁路限界是指为保证运输安全而制定的建筑物、设备与机车车辆相互间在线路上不能逾越的轮廓尺寸线。若存在机车或配合机车的其他物体进入铁路限界内，会产生安全隐患。因此，需要对铁路限界进行检测，以保证机车安全行驶。

现有技术中，可以采用断面检测法和激光雷达检测法进行限界检测。但是，采用断面检测法要求检测车运行速度较低，无法检测出高速运行状态列车震动偏移量的影响。而激光雷达检测法是通过检测车上的雷达扫描数据进行限界检测，而如何基于雷达数据准确的进行限界检测，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本公开提供一种限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以实现基于雷达数据准确的进行限界检测的效果。

本公开的第一个方面是提供一种限界检测方法，包括：

通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；

根据所述雷达在所述检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置；

根据所述坐标系中的所述限界轮廓、所述点云位置确定障碍物信息。

本公开的另一个方面是提供一种限界检测装置，包括：

扫描模块，用于通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；

位置确定模块，用于根据所述雷达在所述检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置；

障碍物确定模块，用于根据所述坐标系中的所述限界轮廓、所述点云位置确定障碍物信息。

本公开的又一个方面是提供一种限界检测设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现如上述第一方面所述的限界检测方法。

本公开的又一个方面是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述第一方面所述的限界检测方法。

本公开提供的限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质的技术效果是：

本公开提供的限界检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质，包括：通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；根据雷达在检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定点云数据的点云位置；根据坐标系中的限界轮廓、点云位置确定障碍物信息。本公开提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过将限界轮廓以及雷达扫描的点云位置放置在同一坐标系中，便于对其进行比对，从而更准确的确定障碍物信息。

附图说明

图1为本发明一示例性实施例示出的限界检测方法的流程图；

图2为本发明另一示例性实施例示出的限界检测方法的流程图；

图2A为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓示意图；

图2B为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓在坐标系中的示意图；

图2C为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓线中轮廓线段端点的坐标示意图；

图2D为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓线与点云位置在坐标系中的示意图；

图3为本发明一示例性实施例示出的限界检测装置的结构图；

图4为本发明另一示例性实施例示出的限界检测装置的结构图；

图5为本发明一示例性实施例示出的限界检测设备的结构图。

具体实施方式

机车在轨道上行驶时，不能存在外界物体与机车相碰，否则会引起安全问题。因此，需要在轨道建设过程中，或维护过程中，定期对轨道进行巡检，以免存在外界物体撞击机车情况发生。

本实施例提供的方法，可以在巡检车上设置雷达，通过雷达扫描轨道附近的物体位置，并确定扫描到的物体位置是否会与机车发生冲突。

图1为本发明一示例性实施例示出的限界检测方法的流程图。

如图1所示，本实施例提供的限界检测方法包括：

步骤101，通过检测车上设置的雷达扫描点云数据。

其中，可以由具备计算能力的电子设备执行本实施例提供的方法。该电子设备可以控制检测车上的雷达扫描周围的物体，从而得到点云数据。

具体的，电子设备可以设置在检测车上，也可以设置在其他位置，例如设置在轨道边的工作间。若电子设备设置在检测车上，那么电子设备可以通过有线连接的方式与雷达相连。若电子设备设置在远离检测车的位置，那么电子设备可以通过无线的方式与雷达相连。

进一步的，在使用巡检车检测轨道时，可以将巡检车放置在轨道上，并控制其自动行驶，也可以由驾驶员控制巡检车行驶。可以操作巡检车或电子设备，开启限界检测的功能。

实际应用时，开启了限界检测功能后，雷达可以扫描巡检车周围的物体，并得到点云数据，再将点云数据发送给执行本实施例提供的方法的电子设备。

步骤102，根据雷达在检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定点云数据的点云位置。

其中，可以预先确定在轨道上行驶的机车信息，具体可以包括机车的截面轮廓。在机车行驶速度较快时，机车容易出现颠簸等情况，距离机车比较近的物体也会给机车带来安全隐患。因此，可以根据机车的截面轮廓确定限界轮廓，用于限制机车的安全界限。

具体的，一些已有的规范中设置有限界参数，用于确定机车对应的限界轮廓。

进一步的，为了便于比对外界物体是否进入限界轮廓，还可以将限界轮廓以及外部物体在同一坐标系中显示，从而便于比对外界物体是否侵入界限轮廓，从而更加准确的识别出障碍物。

实际应用时，可以将限界轮廓的底部中点与坐标系原点重合，从而将限界轮廓放置在坐标系中。

其中，还可以根据雷达在检测车的安装位置，在坐标系中确定点云位置。由于点云数据中的位置数据是相对于雷达位置的。因此，可以在坐标系中先确定雷达位置，进而根据点云数据中的位置信息，在坐标系中确定点云位置。例如，一个点云数据在雷达的左方，则在坐标系中，点云位置也在雷达位置对应的左边。

具体的，在坐标系中确定点云位置时，可以仅确定在轨道横截面中点云位置相对于雷达位置的相对位置。此处，将机车在轨道上行驶的方向确定为轨道的纵向，与轨道纵向相垂直的方向为轨道横向。

步骤103，根据坐标系中的限界轮廓、点云位置确定障碍物信息。

进一步的，将限界轮廓与点云位置放置在同一坐标系中以后，就可以确定出有可能侵入限界轮廓的障碍物信息。

实际应用时，可以在坐标系中确定出处于限界轮廓上或内部的点云位置，并认为这些位置对应的物体就是障碍物，进而得到障碍物信息。

其中，障碍物信息具体可以是障碍物相对于巡检车的位置，方向等。

具体的，在检测车上还可以设置定位信息，可以将障碍物信息与定位信息关联，从而在世界坐标系中，确定出障碍物的位置。

本实施例提供的方法用于进行限界检测，该方法由设置有本实施例提供的方法的设备执行，该设备通常以硬件和/或软件的方式来实现。

本实施例提供的限界检测方法，包括：通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；根据雷达在检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定点云数据的点云位置；根据坐标系中的限界轮廓、点云位置确定障碍物信息。本实施例提供的方法，通过将限界轮廓以及雷达扫描的点云位置放置在同一坐标系中，便于对其进行比对，从而更准确的确定障碍物信息。

图2为本发明另一示例性实施例示出的限界检测方法的流程图。

如图2所示，本实施例提供的限界检测方法，包括：

步骤201，根据机车轮廓、限界参数在坐标系中确定限界轮廓。

其中，本实施例提供的方法，还可以确定限界轮廓。

具体的，在轨道使用过程中，或者使用前，可以获得在一条轨道上行驶的机车信息，例如机车轮廓。可以根据现有规范中的限界参数以及该机车轮廓，确定限界轮廓。

进一步的，限界轮廓可以包括多个轮廓线段。这些轮廓线段可以是在机车轮廓的基础上，进行外围扩张得到的。

实际应用时，还可以将限界轮廓放置在坐标系中。具体可以先确定限界轮廓中与坐标系原点重合的位置，进而可以在坐标系中确定限界轮廓。

图2A为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓示意图。

图2B为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓在坐标系中的示意图。

本实施例提供的方法，将限界轮廓底部轮廓线段的中点与坐标系原点重合，进而还能够确定出限界轮廓中各个轮廓线段端点的坐标。

图2C为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓线中轮廓线段端点的坐标示意图。

步骤202，通过检测车上设置的雷达扫描点云数据。

步骤202与步骤101的具体原理和实现方式类似，此处不再赘述。

步骤203，根据雷达在检测车上的安装位置，在机车上确定对应的匹配位置，并根据所述匹配位置在坐标系中确定对应的目标位置。

其中，由于雷达扫描的点云数据是相对为雷达的位置，为了准确的基于点云数据确定障碍物，需要将点云数据对应的位置信息与限界轮廓对应的位置放置在同一坐标系下。同时，由于点云位置是相对于雷达的位置，因此，只要在坐标系中确定雷达位置，就能够在坐标系中确定出点云位置。

具体的，可以根据雷达在检测车上的安装位置，在机车上确定对应的匹配位置。雷达可能安装在检测车上的任何位置，可以将检测车与机车的截面进行重合，从而在机车的截面上确定匹配位置。

进一步的，由于检测车与机车的轮廓不同，其横截面也不同，但是二者均能够在相同的轨道上行驶，因此其车轮位置是能够重合的，基于此，可以将二者横截面中的车轮位置重合，进而在机车的横截面中确定匹配位置。

实际应用时，还可以根据匹配位置在坐标系中确定该目标位置，进而在坐标系中确定雷达位置。可以根据坐标系中的界限轮廓确定出机车的横截面轮廓，进而再基于坐标系中的横截面轮廓，以及在机车的横截面中确定目标位置，在坐标系中确定该目标位置。

步骤204，根据点云数据确定点云位置与雷达的相对位置，并根据相对位置、目标位置在坐标系中确定点云位置。

其中，点云数据中包括位置信息，例如角度和距离，而这些信息均是相对于雷达位置的，因此，可以根据点云数据确定出点云位置相对于雷达的位置。

具体的，可以将坐标系中的目标位置作为基础位置，再根据相对位置在坐标系中确定点云位置。

进一步的，确定相对位置时，可以仅确定点云位置在轨道横截面上，相对于雷达的位置，不需要确定轨道纵向上的相对位置。

图2D为本发明一示例性实施例示出的限界轮廓线与点云位置在坐标系中的示意图。

如图2D所示，在坐标系中显示有根据步骤201确定的限界轮廓线，还显示有根据步骤204确定的点云位置。其中标注有雷达的点，是指在坐标系中确定的雷达位置，也就是目标位置。

步骤205，判断在点云位置中，是否存在位于限界轮廓内的目标点云位置。

实际应用时，可以根据雷达实时扫描的点云数据，在坐标系中确定点云位置。并根据点云位置与限界轮廓进行比对，从而确定是否有点云落入限界轮廓内部。

其中，可以在坐标系中，确定目标位置到点云位置的第一距离，确定目标位置在点云位置所在的方向上距离限界轮廓的第二距离。

可以直接在坐标系中，根据目标位置的坐标，以及点云位置的坐标，确定出第一距离。

对于该点云位置来说，还可以确定在目标位置与点云位置的连线方向上的限界轮廓位置，并根据限界轮廓位置的坐标，以及目标位置的坐标，确定第二距离。该连线具体可以是目标位置指向点云位置的连线，可以基于这一方向的连线确定出唯一的限界轮廓位置。

具体的，可以判断第一距离是否小于或等于第二距离，若是，则认为该点云位置处于限界轮廓内部，或在限界轮廓之上，因此，可以确定该点云位置是位于限界轮廓内的目标点云位置。

在另一种实施方式中，还可以在限界轮廓上确定与点云位置对应的两个限界轮廓端点。

其中，限界轮廓可以由多条轮廓线段组成；此时，可以在坐标系的限界轮廓中，确定距离点云位置最近的轮廓线段，并将轮廓线段的两个端点确定为限界轮廓端点。

具体的，还可以直接确定谓语点云位置两侧的的界限轮廓端点。

此后，可以根据坐标系中的目标位置、两个限界轮廓端点确定一夹角，即可以确定一条以目标位置为原点，并能够连接一个限界轮廓端点的射线，再确定一条以目标位置为原点，并能够连接另一个限界轮廓端点的射线，并基于这两条射线确定一夹角，然后判断点云位置是否在夹角内。

进一步的，若点云位置在夹角内，则认为点云位置有可能在界限轮廓内，此时可以进一步的确定由目标位置、两个限界轮廓端点形成的三角形，并确定点云位置是否在这个三角形内，或者是否在这个三角形的边上。

若是，则确定点云位置是位于限界轮廓内的目标点云位置。

步骤206，若存在，则将目标点云位置确定为障碍物信息对应的位置。

实际应用时，若存在目标点云位置，则可以认为该位置存在障碍物。因此，可以将目标点云位置确定为障碍物信息对应的位置。

其中，通过比对点云位置与界限轮廓，能够确定出障碍物对应的目标点云位置，进而能够确定出障碍物的位置。

步骤207，控制设置在检测车上的相机转向障碍物所在的方向，并进行拍摄。

具体的，在确定出障碍物位置之后，还可以确定其相对于雷达位置的方向。此外，还可以在检测车上设置相机，用于拍摄轨道两侧的障碍物。可以根据实际安装情况，确定雷达与相机的相对方向。基于此，可以确定出障碍物相对于相机的方向和位置。

进一步的，可以控制相机转向障碍物所在的方向，并控制相机进行拍摄。

此外，还可以确定障碍物相对于相机的距离，从而对相机机进行调焦，使相机能够拍摄到更清楚的障碍物相片。

实际应用时，还可以通过相机对障碍物进行录像，即此处的拍摄既可以是录像，也可以是拍照。

图3为本发明一示例性实施例示出的限界检测装置的结构图。

如图3所示，本实施例提供的限界检测装置，包括：

扫描模块31，用于通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；

位置确定模块32，用于根据所述雷达在所述检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置；

障碍物确定模块33，用于根据所述坐标系中的所述限界轮廓、所述点云位置确定障碍物信息。

本实施例提供的限界检测装置，包括：扫描模块，用于通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；位置确定模块，用于根据雷达在检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定点云数据的点云位置；障碍物确定模块，用于根据坐标系中的限界轮廓、点云位置确定障碍物信息。本实施例提供的装置，通过将限界轮廓以及雷达扫描的点云位置放置在同一坐标系中，便于对其进行比对，从而更准确的确定障碍物信息。

本实施例提供的限界检测装置的具体原理和实现方式均与图1所示的实施例类似，此处不再赘述。

图4为本发明另一示例性实施例示出的限界检测装置的结构图。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的限界检测装置，可选的，所述装置还包括轮廓确定模块34，用于：

根据机车轮廓、限界参数在所述坐标系中确定所述限界轮廓。

可选的，所述位置确定模块32，包括：

第一确定单元321，用于根据所述雷达在所述检测车上的安装位置，在机车上确定对应的匹配位置，并根据所述匹配位置在所述坐标系中确定所述目标位置；

第二确定单元322，用于根据所述点云数据确定点云位置与所述雷达的相对位置，并根据所述相对位置、所述目标位置在所述坐标系中确定点云位置。

可选的，所述障碍物确定模块33，包括：

判断单元331，用于判断在所述点云位置中，是否存在位于所述限界轮廓内的目标点云位置；

若存在，则障碍物确定单元332将所述目标点云位置确定为所述障碍物信息对应的位置。

可选的，所述判断单元331具体用于：

在所述坐标系中，确定所述目标位置到所述点云位置的第一距离，确定所述目标位置在所述点云位置所在的方向上距离所述限界轮廓的第二距离；

判断所述第一距离是否小于或等于所述第二距离，若是，则确定所述点云位置是位于所述限界轮廓内的目标点云位置。

可选的，所述判断单元331具体用于：

在所述限界轮廓上确定与所述点云位置对应的两个限界轮廓端点；

根据所述目标位置、两个所述限界轮廓端点确定一夹角，并判断所述点云位置是否在所述夹角内；

若所述点云位置在所述夹角内，则确定所述点云位置是否在所述目标位置、两个所述限界轮廓端点形成的三角形内，或所述三角形的边上；

若是，则确定所述点云位置是位于所述限界轮廓内的目标点云位置。

可选的，所述限界轮廓由多条轮廓线段组成；

所述判断单元331具体用于：

在所述限界轮廓中，确定距离所述点云位置最近的所述轮廓线段，并将所述轮廓线段的两个端点确定为所述限界轮廓端点。

可选的，所述装置还包括拍摄模块35，用于在所述障碍物确定单元332将所述目标点云位置确定为所述障碍物信息对应的位置之后，控制设置在所述检测车上的相机转向所述障碍物所在的方向，并进行拍摄。

本实施例提供的装置的具体原理和实现方式均与图2所示的实施例类似，此处不再赘述。

图5为本发明一示例性实施例示出的限界检测设备的结构图。

如图5所示，本实施例提供的限界检测设备包括：

存储器51；

处理器52；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器51中，并配置为由所述处理器52执行以实现如上所述的任一种限界检测方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，

所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的任一种限界检测方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种限界检测方法，其特征在于，包括：

通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；

根据所述雷达在所述检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置；

根据所述坐标系中的所述限界轮廓、所述点云位置确定障碍物信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置之前，还包括：

根据机车轮廓、限界参数在所述坐标系中确定所述限界轮廓。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述雷达在所述检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置，包括：

根据所述雷达在所述检测车上的安装位置，在机车上确定对应的匹配位置，并根据所述匹配位置在所述坐标系中确定所述目标位置；

根据所述点云数据确定点云位置与所述雷达的相对位置，并根据所述相对位置、所述目标位置在所述坐标系中确定点云位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述坐标系中的所述限界轮廓、所述点云位置确定障碍物信息，包括：

判断在所述点云位置中，是否存在位于所述限界轮廓内的目标点云位置；

若存在，则将所述目标点云位置确定为所述障碍物信息对应的位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断在所述点云位置中，是否存在位于所述限界轮廓内的目标点云位置，包括：

在所述坐标系中，确定所述目标位置到所述点云位置的第一距离，确定所述目标位置在所述点云位置所在的方向上距离所述限界轮廓的第二距离；

判断所述第一距离是否小于或等于所述第二距离，若是，则确定所述点云位置是位于所述限界轮廓内的目标点云位置。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断在所述点云位置中，是否存在位于所述限界轮廓内的目标点云位置，包括：

在所述限界轮廓上确定与所述点云位置对应的两个限界轮廓端点；

根据所述目标位置、两个所述限界轮廓端点确定一夹角，并判断所述点云位置是否在所述夹角内；

若所述点云位置在所述夹角内，则确定所述点云位置是否在所述目标位置、两个所述限界轮廓端点形成的三角形内，或所述三角形的边上；

若是，则确定所述点云位置是位于所述限界轮廓内的目标点云位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述限界轮廓由多条轮廓线段组成；

所述在所述坐标系中，确定与所述点云位置对应的两个限界轮廓端点，包括：

在所述限界轮廓中，确定距离所述点云位置最近的所述轮廓线段，并将所述轮廓线段的两个端点确定为所述限界轮廓端点。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述目标点云位置确定为所述障碍物信息对应的位置之后，还包括：

控制设置在所述检测车上的相机转向所述障碍物所在的方向，并进行拍摄。

9.一种限界检测装置，其特征在于，包括：

扫描模块，用于通过检测车上设置的雷达扫描点云数据；

位置确定模块，用于根据所述雷达在所述检测车的安装位置，在与限界轮廓所在的坐标系中确定所述点云数据的点云位置；

障碍物确定模块，用于根据所述坐标系中的所述限界轮廓、所述点云位置确定障碍物信息。

10.一种限界检测设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-8任一种所述的方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，

所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-8任一种所述的方法。

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